Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計實驗用30mL濃硫酸與10mL無水乙醇共熱制備乙烯氣體、并測定乙醇轉(zhuǎn)化成乙烯的轉(zhuǎn)化率。已知生成的乙烯氣體中含有SO2、CO2、乙醇和乙醚等雜質(zhì)。有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	熔點/℃	沸點/℃	溶解性	顏色狀態(tài)	密度g/cm3
乙醇	-114.1	78.3	與水、有機(jī)溶劑互溶	無色液體	0.79
乙醚	-116.2	34.5	不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑	無色液體	0.7135

（1）制備乙烯

① 從A～E中選擇必要的裝置完成實驗，并按氣流方向連接的順序為________（填儀器接口的字母編號）。

② D裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______實驗后，檢驗D溶液中含有CO32-的實驗方案為_____。

③ E裝置的主要作用是__________________。

（2）測定乙烯反應(yīng)結(jié)束后，用移液管移取C中溶液20mL（不考慮溶液體積變化）于錐形瓶中，先加入約2mL稀硫酸酸化．再用0.1000mol/L的Na2C2O4溶液滴定未反應(yīng)完的KMnO4。

已知：C2H4 CO2+H2O；C2O42- CO2+H2O；MnO4-→Mn2+

④ 以下情況使得測定乙烯的量偏高的是______

A．在用蒸餾水清洗堿式滴定管后，直接裝Na2C2O4標(biāo)準(zhǔn)液

B.錐形瓶清洗干凈后殘有大量水珠

C.滴定前，滴定管內(nèi)無氣泡，滴定后有氣泡

D．讀數(shù)時，滴定前平視，滴定后俯視

⑤ 滴定終點的現(xiàn)象為_______________。

⑥ 已知用去Na2C2O4溶液20.00mL，則乙醇轉(zhuǎn)化成乙烯的轉(zhuǎn)化率為_________。（小數(shù)點后保留2位數(shù)字）

Answer 1

【答案】 （1） a→h→i→→fg→d （2）SO2 + 2OH—=SO32— + H2O 、CO2 + 2OH—=CO32— + H2O （3）取少許D溶液于試管中，先滴加足量的雙氧水，然后再加入一定量的硫酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水渾濁的氣體，則證明D溶液中含有CO32— （4）冷凝并收集乙醚 （5）CD （6）溶液由粉紅色變成無色，且半分鐘內(nèi)不變色 （7）2.94%

【解析】(1)①用30mL濃硫酸與10mL無水乙醇共熱制備乙烯氣體、并測定乙醇轉(zhuǎn)化成乙烯的轉(zhuǎn)化率，裝置A制備乙烯，已知生成的乙烯氣體中含有SO2、CO2、乙醇和乙醚等雜質(zhì)，通過裝置E冷凝乙醇、乙醚，通過裝置D中氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫和二氧化碳，通過裝置C中高錳酸鉀溶液吸收乙烯測定質(zhì)量變化來計算乙醇轉(zhuǎn)化率，從A～E中選擇必要的裝置完成實驗，并按氣流方向連接的順序為a→h i→f g→d，故答案為：a→hi→fg→d；

②D裝置中發(fā)生反應(yīng)是二氧化硫、二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸鈉、亞硫酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為：SO2+2OH-=SO32-+H2O、CO2+2OH-=CO32-+H2O，檢驗D溶液中含有CO32-的實驗方案先加入過氧化氫氧化亞硫酸鈉為硫酸鈉，再加入硫酸，把生成的氣體通入澄清石灰水產(chǎn)生能使澄清石灰水渾濁的氣體，則證明D溶液中含有CO32-，故答案為：SO2+2OH-=SO32-+H2O、CO2+2OH-=CO32-+H2O；取少許D溶液于試管中，先滴加足量的雙氧水，然后再加入一定量的硫酸，產(chǎn)生能使澄清石灰水渾濁的氣體，則證明D溶液中含有CO32；

③E裝置的主要作用是：冷凝并收集乙醚，故答案為：冷凝并收集乙醚；

(2)④A．在用蒸餾水清洗堿式滴定管后，直接裝Na2C2O4標(biāo)準(zhǔn)液稀釋，溶液濃度減小，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液增大，測定未反應(yīng)的高錳酸鉀增多，與乙烯反應(yīng)的量減小，計算得到乙醇轉(zhuǎn)化率減小，故A錯誤；B．錐形瓶清洗干凈后殘有大量水珠對滴定過程無影響，測定結(jié)果不影響，故B錯誤；C．滴定前，滴定管內(nèi)無氣泡，滴定后有氣泡，標(biāo)準(zhǔn)溶液體積讀取偏小，計算得到未服藥的高錳酸鉀減小，則與乙烯反應(yīng)的高錳酸鉀增大，計算得到乙烯物質(zhì)的量增大，乙醇轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；D．讀數(shù)時，滴定前平視，滴定后俯視，標(biāo)準(zhǔn)溶液體積讀取偏小，計算得到未服藥的高錳酸鉀減小，則與乙烯反應(yīng)的高錳酸鉀增大，計算得到乙烯物質(zhì)的量增大，乙醇轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；故答案為：CD；

⑤再用0.1000mol/L的Na2C2O4溶液滴定未反應(yīng)完的KMnO4，利用高錳酸鉀溶液紫紅色來指示反應(yīng)終點，滴入最后一滴草酸鈉溶液紫紅色褪去且半分鐘不變說明反應(yīng)達(dá)到終點，故答案為：溶液由粉紅色變成無色，且半分鐘內(nèi)不變色；

⑥高錳酸鉀物質(zhì)的量為0.2L×0.1000mol/L=0.02mol，被草酸鈉滴定反應(yīng)去的高錳酸鉀物質(zhì)的量結(jié)合由反應(yīng)定量關(guān)系計算，

2MnO4- + 5C2C42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

2 5

n0.1000mol/L×0.020L

n=0.0008mol，與乙烯反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量=0.02mol-0.0008mol×=0.012mol，5C2H4+12KMnO4+18H2O=12MnSO4+6K2SO4+10CO2↑+28H2O，CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O

5CH3CH2OH～5CH2=CH2～12KMnO4，

512

n(CH3CH2OH)0.012mol

n(CH3CH2OH)=0.005mol，10mL無水乙醇物質(zhì)的量==0.17mol，乙醇轉(zhuǎn)化率=×100%=2.94%，故答案為：2.94%。